一种建材所致室内氡暴露剂量的矩阵评价方法

徐鹏程 曾志 马豪 孙博文 李君利

摘 要：为使室内氡暴露剂量评估更加具有系统性和普遍适用性，利用矩阵构建了一种建材所致室内氡暴露剂量的评价方法。该方法基于室内氡浓度模型、人员暴露剂量估算模型及相应标准，同时考虑建材氡析出率、房屋结构尺寸、室内换气率以及人员暴露时长等因素，将不同情况下的复杂计算转化为矩阵，最终得到在不同换气率和不同暴露时长情况下的室内人员氡暴露剂量等级。以一处已知房屋尺寸和各建材氡析出率的居室为例，使用本方法对其室内氡暴露剂量进行了分析和评估，以查表的方式快速得到了不同换气率和暴露时长下室内氡暴露剂量等级。

关键词：建材;氡析出率;室内氡暴露;矩阵

中图分类号：X820 文献标识码：A

氡是公认的致癌物质，国际癌症研究机构把氡归为Ⅰ类致癌因素，世界卫生组织（WHO）将其列为19 种致癌物质之一;长时间暴露在氡环境中，会使患肺癌的风险增加[1-2] 。人平均超过80%的时间在室内环境中度过，室内环境品质对人体健康至关重要[3] 。近年来，随着掺杂建筑材料的广泛使用和建筑密封性能的提高，室内氡浓度较过去有了一定程度的升高[3-5] 。随着现代建筑的不断发展，建筑材料中氡的析出成为室内氡浓度的主要来源[6] 。

室内氡所致人员的健康风险评估一直是国内外研究的热点。Evans[7] 在1981 年基于非线性阈值模型，结合流行病学证据，对铀矿工人因吸入氡导致的终身癌症风险进行评价。2003 年，美国环境保护署（EPA） 针对室内氡的健康风险提出了EPA/ BEIR-Ⅳ风险模型[8] 。Krewski[9] （2005） 对北美所有住宅氡研究的汇总数据进行了系统分析，使用条件似然回归来估计肺癌的额外风险。

Ba Ngoc Vu[10]（2020）通过对粉煤灰样品进行镭活度测量，得到建材氡析出率，并最终估算出该建材所致的室内氡可能对人员造成的有效剂量。SaraAntignani[11]（2021） 通过对家庭室内氡浓度长达10 年的随访研究，发现对于室内氡所致健康风险评估的不确定性来源之一是氡浓度测量的不确定性。潘自强[12] （2007） 提出应将室内氡的暴露量转换为有效剂量，再与其他有效剂量相加进行总评价。景军波[13] （2015）和薛向明[14] （2020） 分别对西安室内和贵阳地铁一号线的氡水平开展调查，并估算了相关人员所受的有效剂量。苗晓翔等[15]（2022）利用EPA/ BEIR-Ⅳ风险模型，基于我国2015 年肺癌死亡率、吸烟率以及室内平均氡浓度，预测我国室内氡致肺癌死亡率风险。室内氡暴露剂量分析研究的传统方法是基于室内氡浓度的测量值，利用模型估算人员所受的有效剂量。

这类方法往往是在固定场景和人员暴露时长已知的条件下进行估算，并不能系统全面地反映不同情况下的室内氡暴露剂量。此外，基于建材氡析出率测量数据的室内氡暴露剂量分析的研究目前较少。

为系统地反映不同情况下建材氡析出可能会对室内人员造成的氡暴露剂量，本文借助风险矩阵的形式，构建了一种基于建材氡析出率测量数据的室内氡暴露剂量评估方法。风险矩阵评估法（risk matrixmethod，RMM）自1995 年4 月美国空军电子系统中心提出以来，由于其使用方便、评价结果简捷易懂，在工程项目评估领域一直受到广泛关注[16-17] 。二维风险矩阵是由风险的影响程度和发生概率两个要素决定，其风险等级可以是两个要素的函数，也可以是根据要素判断出的一个值，但必须具有统一的增减趋势[18] 。本文基于室内氡浓度数学模型，将建材氡析出率、房屋尺寸、室内换气率以及人员暴露时长作为参数，通过构建矩阵进行半定量半定性分析，最終得到由建材所致室内氡暴露剂量等级。

3 总结

建筑材料作为室内氡浓度的主要来源之一，其析出氡导致的内照射剂量的评估一直是相关研究领域的热点。本文构建了一种建材所致室内氡暴露剂量评价方法，该方法基于室内氡浓度模型、人员暴露剂量估算模型及相应标准，同时考虑建材氡析出率、房屋结构尺寸、室内换气率以及人员暴露时长等因素，将不同情况下的复杂计算转化为矩阵。使用该方法时，只需将房屋内各类建材的氡析出率及其尺寸作为输入参数，通过模型计算将其转化为室内等效氡析出率;运用建材所致室内氡浓度等级矩阵，可以得到该房屋在不同换气率等级下的室内氡浓度等级;结合建材所致室内氡暴露剂量等级矩阵，最终得到在不同换气率和不同暴露时长情况下的室内人员氡暴露剂量等级。

本方法将不同情况下的复杂计算转化为查表，使分析过程更加直观。其评估结果也能为合理设计房间通风方式及时长，科学选择建材，控制人员暴露时间提供一定的科学依据。

参考文献：

[ 1 ] Aleksandr Y Aravkin， Peng Zheng， et al. Global burden of 87 risk factors in 204 countries and territories，1990-2019： A systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019[J]. Lancet， 2020， 396（10258）：1223-1249.

[ 2 ] Georgy Malinovsky， Yarmoshenko Ilia， Zhukovsky Michael. Radon， smoking and HPV as lung cancer risk factors in ecological studies[J]. International Journal of Radiation Biology， 2018， 94（1）：62-69.

[ 3 ] 尚兵，贺青华，王作元，等. 中国室内氡行动水平的研究[J]. 中华放射医学与防护杂志， 2003， 23（6）：462-465.

[ 4 ] 卢志娟，涂彧，俞荣生. 三十年来我国室内外氡浓度的变化[J]. 中国辐射卫生， 2010， 19（1）：118-121.

[ 5 ] YAO Yupeng， CHEN Bo， ZHUO Weihai. Reanalysis of residential radon surveys in China from 1980 to 2019[J]. Science of The Total Environment， 2021， 757（1）：143767-1-143767-8.

[ 6 ] Ilia Yarmoshenko， Malinovsky Georgy， Vasilyev Aleksey， et al. Model of radon entry and accumulation in multi-flat energy-efficient buildings[J]. Journal of Environmental Chemical Engineering， 2021， 9（4）：105444-1-105444-16.

[ 7 ] Evans， Harley J H， Jacobi W， et al. Estimate of risk from environmental exposure to radon-222 and its decay products[J]. Nature （London）， 1981， 290（5802）：98-100.

[ 8 ] US Environmental Protection Agency（US EPA）. EPA assessment of risks from radon in homes[R/ OL]. [2022-07-10].Washington DC： US EPA， June 2003. https：/ / www. epa. gov/ radiation/ epa-assessment-risks-radon-homes.

[ 9 ] Daniel Krewski， Lubin Jay-H， Zielinski Jan-M， et al. Residential Radon and Risk of Lung Cancer[ J]. Epidemiology，2005， 16（2）：137-145.

[10] Ba-Ngoc Vu， Bui Thien-Ngoc， Huynh Phong-Thu-Nguyen， et al. Semi-experimental evaluation for radon exhalation rate and excess lifetime cancer risk from potential radon exposure for using fly ash building materials [ J]. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry， 2020， 326（2）：975-981.

[11] Sara Antignani， Venoso Gennaro， Ampollini Marco， et al. A 10-year follow-up study of yearly indoor radon measurements in homes[J]. Science of The Total Environment， 2021， 762（1）：144150-1-144150-12.

[12] 潘自強. 氡防护标准和剂量评价中值得注意的几个问题[J]. 中国辐射卫生， 2007， 26（1）：1-2.

[13] 景军波，卢新卫，李长卓，等. 西安市室内空气氡浓度水平及人体辐射暴露研究[J]. 中国辐射卫生， 2015， 24（2）：167-169.

[14] 薛向明，武钊，李雷，等. 贵阳市地铁一号线氡浓度水平调查及其评估[J]. 核电子学与探测技术， 2020， 40（4）：681-684.

[15] 苗晓翔，苏垠平，卓维海，等. 基于EPA/ BEIR-Ⅵ模型的我国居室内氡致肺癌风险估计[J]. 中华放射医学与防护杂志， 2022， 42（1）：45-49.

[16] 朱启超，匡兴华，沈永平. 风险矩阵方法与应用述评[J]. 中国工程科学， 2003， 5（1）：89-94.

[17] 阮欣，尹志逸，陈艾荣. 风险矩阵评估方法研究与工程应用综述[J]. 同济大学学报自然科学版， 2013， 41（3）：381-385.

[18] 孙垦，蔡洪涛，杨崇豪. 风险定量分析中风险矩阵的构建方法[J]. 华北水利水电学院学报， 2011， 32（5）：158-160.

[19] Petropoulos N P， Anagnostakis M J， Simopoulos S E. Building materials radon exhalation rate： ERRICCA intercomparison exercise results[J]. Sci Total Environ， 2001， 272（1-3）：109-118.

[20] H Arvela， Winqvist K. A model for indoor radon variations[J]. Environment International， 1989， 15（1-6）：239-246.

[21] Jun Hu， Guosheng Yang， et al. Numerical modeling of the sources and behaviors of 222 Rn， 220 Rn and their progenies in the indoor environment—A review[J]. Journal of Environmental Radioactivity， 2018， 189（1）：40-47.

[22] 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会. 室内氡及其子体控制要求：GB/ T 16146—2015[S]. 北京：中国标准出版社， 2015-06-02.

[23] 刘福东， 潘自强， 刘森林， 等. 关于在建材放射性含量标准中增加氡析出率控制指标的建议[J]. 辐射防护， 2010，30（02）：108-112.

[24] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准：JGJ 75—2012[S]. 北京，2012.

[25] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准：JGJ 134—2010[S]. 北京，2010.

[26] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准：JGJ 26—2010[S]. 北京，2010.

[27] 陈宇红，陈永良，王倩雪，等. 我国自然通风住宅通风换气情况调查与研究[J]. 暖通空调， 2020， 50（12）：85-88.

[28] 洪燕峰，戴自祝，陳逊，等. 室内空气自然通风换气次数的估算[J]. 环境与健康杂志， 2005， 022（001）：47-49.

[29] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 民用建筑氡防治技术规程：JGJ/ T 349—2015[S]. 北京， 2015.

[30] WHO. WHO Handbook on Indoor Radon： A Public Health Perspective[M]. Geneva 27， Switzerland， 2009.

[31] 核工业标准化研究所. 电离辐射防护与辐射源安全基本标准：GB 18871—2002[S]. 北京：中国标准出版社，2002.

[32] ICRP. The 2007 recommendations of the international commission on radiological protection[R]. ICRP Publication 103.Ann. ICRP 37（2-4）， 2007.

[33] 潘自强. 我国空气中氡及其短寿命子体产生的照射[J]. 辐射防护， 2003，23（3）： 129-137+183.